Negli ultimi anni il legno, specialmente nelle sue declinazioni come X-lam, LVL e lamellare, si è affermato come materiale protagonista nelle costruzioni, anche per progetti di grandi dimensioni e multipiano.
Tuttavia, con la crescente domanda di rapidità e precisione in cantiere, soprattutto nei contesti di edifici con cubature elevate o bandi pubblici dove i tempi di realizzazione sono stringenti, chi deve confrontarsi con questo tipo di costruzione affronta costantemente problematiche legate alla necessità di inventare o reinventare sistemi per la connessione e l’installazione che velocizzino i lavori e semplifichino la vita delle maestranze.
La soluzione? Sfruttare nuove impostazioni costruttive, come il Design for Assembly, o la prefabbricazione, che permettono di accelerare le operazioni sul posto, riducendo errori e garantendo installazioni più precise e sicure.
In questo panorama, le connessioni preinstallate in stabilimento possono rispondere facilmente ai requisiti di resistenza voluti dai progettisti e al contempo a quelli di adattabilità e praticità necessitati dai costruttori, specialmente nelle strutture in legno che devono competere, o collaborare, con quelle in calcestruzzo o acciaio.
Il Sistema "Post and Beam" e le Strutture Ibride
Tradizionalmente i grandi edifici multipiano, realizzati in cemento armato o in acciaio, utilizzano il sistema “a telaio”, in cui pilastri e travi sostengono grandi solai per creare spazi interni liberi da vincoli strutturali.
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Nel tentativo di competere con queste strutture, le costruzioni in legno stanno adottando un sistema simile, noto come “post and beam” (trave e pilastro).
I componenti modulari e le possibilità di fissaggio flessibili fanno di ALUMEGA un’opzione versatile, utilizzabile anche in costruzioni ibride legno-acciaio o legno-calcestruzzo.
Oggi più che mai, le costruzioni in legno possono competere ma anche collaborare con cemento e acciaio, grazie a soluzioni di connessione che rispondono alle esigenze di sicurezza, tolleranza e montaggio e smontaggio richieste dal mercato.
Connessioni Prefabbricate Innovative per Grandi Luci
L’innovazione nelle connessioni prefabbricate per edifici in legno è fondamentale per l'efficienza costruttiva. L’integrazione di connettori come quelli di seguito rappresenta un passo avanti per l’efficienza delle costruzioni in legno.
ALUMEGA: Connessioni Trave-Trave e Trave-Colonna
ALUMEGA, introdotto sul mercato nel 2023, è la soluzione di connessione trave-trave e trave-colonna, ideale per strutture con luci importanti.
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Grazie al comportamento a cerniera, che permette alla connessione di assorbire i movimenti provocati da azioni sismiche e dal vento, ALUMEGA riduce il trasferimento di carico sulle colonne, aumentando la stabilità complessiva dell’edificio.
RADIAL: Semplicità e Prefabbricazione per Connessioni Colonna-Colonna
Il connettore RADIAL si distingue per la sua facilità di installazione e per la capacità di sfruttare al massimo il potenziale della prefabbricazione.
RADIAL è composto da due connettori semicircolari, preinstallabili sui pilastri in stabilimento, che vengono collegati con un semplice bullone direttamente in cantiere.
RING: Stabilità e Precisione per Connessioni Colonna-Fondazione
Garanzia di smontabilità è uno dei sinonimi del connettore RING, che nella versione RING90C, risulta particolarmente adatto per connessioni colonna-fondazione che richiedono una gestione delle tolleranze date dalla non planarità della fondazione stessa.
Questo sistema prevede, se necessario, l’utilizzo di una malta antiritiro che compensi le eventuali disuniformità della base, assicurando un supporto stabile e preciso per le colonne in legno.
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Una caratteristica particolare del sistema RING è l’adattamento ispirato al settore del prefabbricato in cemento armato.
ALUMEGA, RADIAL e RING risolvono alcune fra le problematiche più critiche legate alla costruzione di edifici multipiano, consentendo di creare strutture resistenti, smontabili e di conseguenza più sostenibili.
Attraverso un sistema di montaggio simile a quello delle strutture in acciaio o cemento armato, facilitano il lavoro dei professionisti, riducendo tempi e costi di costruzione, e offrendo un’alternativa valida ai materiali tradizionali.
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Il Legno come Materiale Strutturale: Vantaggi e Tipologie
I vantaggi legati all’uso del legno rispetto a materiali come l’acciaio o il c.a. risiedono soprattutto nella sua leggerezza, flessibilità (caratteristica preziosa nella progettazione antisismica), facilità di lavorazione, impatto ambientale.
L'esperienza maturata in decenni di attività e nei numerosi progetti realizzati permette di offrire soluzioni su misura in grado di rispondere anche ai concept architettonici più originali.
Il legno lamellare è un materiale straordinariamente versatile: consente di realizzare architetture di grande impatto estetico e, al tempo stesso, garantisce prestazioni strutturali eccellenti.
È ideale per coprire grandi luci, assicurando resistenza al fuoco e ottimo comportamento sismico.
Il legno lamellare è un materiale da costruzione naturale e tecnologicamente evoluto, ottenuto dall’incollaggio di tavole selezionate per garantire elevata resistenza, stabilità dimensionale e durata nel tempo.
Unisce la bellezza del legno alle prestazioni meccaniche richieste dalle costruzioni moderne, risultando perfetto per capannoni, edifici industriali, strutture sportive e commerciali.
Vantaggi del Legno Lamellare
- Leggerezza e resistenza: permette di coprire grandi luci con strutture più snelle e stabili. Il legno lamellare pesa circa 500 kg/m³, contro i 2.500 kg/m³ del cemento armato. Questa leggerezza riduce i carichi sulle fondazioni e ottimizza i costi di movimentazione e trasporto, sia in stabilimento che in cantiere. Le operazioni di montaggio sono più semplici e rapide, e il risultato architettonico è più armonioso e slanciato, senza compromessi sulla solidità.
- Sicurezza antisismica e resistenza al fuoco: prestazioni elevate anche in condizioni estreme. La carbonizzazione della superficie protegge gli strati interni dei pannelli cosicché la struttura collassa con tempi lunghi. Il legno non carbonizzato rimane efficiente dal punto di vista meccanico fino a quando la sezione si riduce talmente da non poter più assolvere alla sua funzione portante. Il legno lamellare offre elevata resistenza al fuoco e mantiene la propria capacità portante anche in condizioni estreme.
- Versatilità progettuale: consente la realizzazione di travi curve, archi e portali su misura. È ideale per coprire grandi luci, anche superiori ai 70 metri, con strutture leggere e performanti. Questa flessibilità lo rende perfetto per capannoni, edifici industriali, impianti produttivi complessi, strutture sportive e luoghi di culto, dove unisce efficienza statica ed eleganza architettonica.
- Rapidità di montaggio: lavorazione precisa e tempi di cantiere ridotti.
- Valore estetico e comfort: materiali naturali che donano calore e benessere agli ambienti.
- Sostenibilità ambientale: utilizza una risorsa rinnovabile e contribuisce alla riduzione delle emissioni di CO₂. Deriva da foreste gestite responsabilmente, dove ogni albero abbattuto viene ripiantato. Durante la crescita, il legno assorbe CO₂ e contribuisce a ridurre le emissioni complessive del ciclo edilizio.
Tecniche Costruttive in Legno
La costruzione in legno non si riduce più a un unico sistema costruttivo. I committenti, gli architetti e i promotori dispongono oggi di diverse soluzioni strutturali collaudate: l'ossatura in legno, il CLT (legno lamellare crociato) e il sistema pilastro-trave.
Ogni filiera presenta le proprie logiche di messa in opera, i propri vantaggi tecnici e le proprie condizioni d'impiego privilegiate. Le tecniche costruttive in legno più diffuse al mondo sono: Blockbau, Platform Frame, travi e pilastri (telaio), CLT o X-lam.
Blockbau
Tra i più antichi metodi costruttivi in legno ricordiamo il Blockbau. Nel caso poggi direttamente su un solaio a terra va creato un vespaio alla base ed i tronchi adiacenti vanno impermeabilizzati.
Platform Frame
Il Platform frame, evoluzione del Balloon Frame, ha compiuto un ulteriore passo avanti. L’edificio viene realizzato un piano alla volta. Il sistema intelaiato è attualmente molto utilizzato in Nord America, in particolare il Canada.
CLT (Cross Laminated Timber o Legno Lamellare Crociato)
L’xlam è un prodotto ligneo di recente invenzione. È un prodotto tecnologico vocato alla prefabbricazione. Le varie pareti e solai vengono tagliati e sagomati a misura, per poi essere trasportati in cantiere e lì soltanto assemblati. È un prodotto certificato antisismico. È resistente al fuoco.
Il CLT (Cross Laminated Timber, o legno lamellare crociato) è un pannello massiccio costituito da strati di tavole di legno sovrapposte perpendicolarmente e incollate sotto pressione. Il limite di applicazione dei pannelli CLT non è ancora stato definito con assoluta certezza.
Sistema Pilastro-Trave
Il sistema pilastro-trave si basa su una rete di pilastri verticali e travi orizzontali in legno lamellare incollato o in LVL (legno lamellare parallelo).
La struttura portante è visibile o integrata, e i tramezzi non svolgono alcun ruolo strutturale. La sua quota di utilizzo raggiunge il 24% delle costruzioni in legno, in particolare grazie a una presenza più marcata nel residenziale collettivo e nel terziario.
Questo sistema è particolarmente adatto agli edifici terziari, alle attrezzature pubbliche, ai capannoni e ai programmi che richiedono grandi superfici libere.
Il Concetto di Struttura Intelaiata
Il telaio in edilizia, per definizione composto da travi e pilastri, rappresenta un elemento fondamentale nella progettazione degli edifici e gioca un ruolo cruciale nella stabilità e nella durabilità di una struttura.
La “struttura intelaiata” è un sistema strutturale composto da un’orditura di travi e pilastri che formano un insieme di telai. Il telaio, definito come l’elemento strutturale composto da due pilastri verticali e una trave orizzontale rigidamente connessi, si ripete sia sul piano orizzontale che verticale. Questa disposizione consente una continuità statica e l’uso efficiente dello spazio con limitati ingombri planimetrici.
Le strutture a telaio lavorano principalmente in regime di flessione e taglio, compressione e pressoflessione. Pilastri e travi sono gli elementi chiave di questa struttura.
Elementi Costitutivi: Pilastri e Travi
Il pilastro, elemento verticale portante, trasmette carichi dalla struttura sovrastante alla fondazione, sottoponendosi a carichi verticali e orizzontali, sollecitazioni di sforzo normale, momento flettente, o pressoflessione.
I pilastri - elementi verticali di interpiano - possono essere allineati (formando una pilastrata) o posizionati a distanza l’uno dall’altro in base alla luce ottimale per i solai, seguendo una maglia regolare di forma quadrata, rettangolare o triangolare.
La trave, simile al pilastro ma con dimensioni prevalentemente superiori, è definita geometricamente come un solido generato da una figura piana in movimento nello spazio, mantenendosi ortogonale alle traiettorie descritte dal suo asse. Le travi, gli elementi orizzontali di piano, sono disposte in successione e costituiscono la travatura delle strutture a telaio.
Le travi possono essere principali o secondarie, con diverse sezioni come rettangolari o profilate a I, T, L, C, H, ecc., al fine di ridurre il peso e ottimizzare l’utilizzo del materiale in base alle sollecitazioni. Le travi possono anche presentare sezioni alleggerite, come profili scatolari, a cassone, o reticolari.
Le travi a cassone, adatte per grandi luci, sono costituite da sezioni chiuse cave con elementi di irrigidimento interni. Le travi reticolari, composte da aste verticali e diagonali, sono ideali per sforzi assiali e possono essere incernierate nei nodi, fornendo un sistema di aste sollecitate a compressione o trazione, a seconda della posizione nella maglia reticolare.
Comportamento Statico delle Strutture Intelaiate
Per quanto riguarda il comportamento statico, possiamo avere le seguenti categorie:
- Telai isostatici: sono strutture staticamente determinate, il che significa che è possibile risolvere completamente tutte le reazioni e le forze interne utilizzando le equazioni dell’equilibrio.
- Telai iperstatici: sono strutture staticamente indeterminate, il che significa che il numero di vincoli e reazioni vincolari non è sufficiente per risolvere completamente tutte le reazioni e le forze interne.
- Telai a nodi fissi: sono caratterizzati da giunzioni rigide tra le travi e i pilastri.
- Telai a nodi mobili: sono caratterizzati da giunzioni flessibili tra le travi e i pilastri.
Materiali per Strutture Intelaiate: Analisi Comparativa
I materiali generalmente utilizzati per le strutture a telaio sono il calcestruzzo armato, l’acciaio e il legno.
Telai in Calcestruzzo Armato
Le strutture a telaio in cemento armato per edifici, soggette ad azioni orizzontali, possono garantire la stabilità attraverso l’implementazione di nodi strutturali nelle campate.
Pilastri e travi nelle strutture a telaio in cemento armato possono assumere diverse forme, come quadrata, a U, a T, a L, o a I. Le travi possono variare in altezza, spessore e possono essere estradossate.
Le strutture possono essere gettate in opera con tondini di acciaio posizionati in casseforme, garantendo una buona continuità di trasmissione delle sollecitazioni attraverso ancoraggi delle barre metalliche nei getti.
Una soluzione più rapida è l’utilizzo di blocchi-cassero nei quali viene gettato il calcestruzzo. Per strutture completamente prefabbricate o semiprefabbricate, si possono adottare diverse configurazioni, garantendo buona flessibilità d’uso e limitati costi di produzione e montaggio.
Telai in Acciaio
Le strutture a telaio in acciaio sono utilizzate per edifici civili e industriali.
Le strutture in carpenteria metallica coinvolgono l’assemblaggio in opera di profilati e laminati attraverso bullonatura o saldatura.
Queste possono essere a parete piena, a cassone o reticolari. I collegamenti trave-pilastro possono avvenire mediante diverse tecniche, come bullonatura, saldatura o appoggi su mensole.
Strutture con sistemi industrializzati rendono la costruzione più economica, consentendo la prefabbricazione e l’organizzazione del trasporto e del montaggio.